中水回用系统研究

马 伟

1 水资源概述

人类和水的关系非常密切，不论是生活或生产活动都离不开水这一宝贵的自然资源。水既是人体组成的基础物质，又是新陈代谢的主要介质。目前全球一半的河流水量大幅度减少或被严重污染，世界上有80个国家占全球40%的人口严重缺水，因水污染导致死亡的人数每年达2 500万人。我国江河除源头外几乎都受到了不同程度的污染，城市河段大多陷入V类和劣V类水体。每年因水污染造成的经济损失占全国GDP总量的3%，全国660多座城市有400多座缺水。

2 国内外污水回用状况

污水回用已经成为世界不少国家解决水资源不足的战略性对策。我国在“六五”专项科技计划中，最先列入了城市污水回用的课题，“七五”(1985年～1990年)攻关项目名称为“水污染防治及城市污水资源化技术”，“八五”(1990年～1995年)攻关项目名称为“污水净化与资源化技术”，课题名称为“城市污水回用技术”，“九五”(1995年～2000年)攻关项目为“污水处理与水工业关键技术研究”，“十五”(2000年～2005年)攻关项目为“城市污水再生利用政策、标准、技术研究与示范”。

20世纪70年代初美国开始大规模二级污水处理厂建设，并注意回用污水。美国加利福尼亚州是世界上开展污水回用较早的地区，大量的污水再生与利用设施已发展起来，每年有4.32亿m3市政污水得到有益的利用，相当于该州每年产生污水量的8%，其中传统农业利用占主导地位。以色列地处西亚干旱地区，是一个严重缺水的国家，污水是该国重要的水资源。据报道，该国100%的生活污水及72%的城市污水(即包括生活污水和一部分城市工业废水)已经回用，一般回用工程规模为5 000 m3/d～10 000 m3/d，最小规模仅达 27 m3/d，最大规模可达20×104m3/d。纳米比亚于1968年建起了世界上第一个合格的再生饮用水工厂，日产水6 200 m3，水质达到当时世界卫生组织(WHO)和美国环保局公布的标准。此后，纳米比亚首都温得和克市污水经二级处理后进入熟化塘，然后除藻、加氯、活性炭吸附与水库水混合后作为该城市自来水水源，经卫生评价证明，水质是合格的。

3 污水回用措施

3.1 建筑小区回用系统

建筑小区中水原水按处理难易和水量大小，可分为淋浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、厕所排水。其中盥洗排水和淋浴排水称为优质杂排水;盥洗排水、淋浴排水和厨房排水组合称为杂排水;生活污水即所有生活排水的总称。建筑小区中水原水的选择:要有稳定可靠的水量;原水污染较轻，易于收集和处理;原水处理过程中不产生污染等。依据这个原则，利用优质杂排水和杂排水作为中水水源。优质杂排水主要含有大量的表面活性剂、毛发、泥沙等，占给水的45%左右，此类污水处理工艺较简单，采用一级处理方法去除，处理工艺如下:进水→格栅→毛发过滤器→沉淀池→混凝投药(吸附)→沉淀池→滤池→杀菌→消毒→中水池→出水。杂排水水质相对复杂，除优质杂排水中物质外，还有大量的有机物，占给水的70%左右，此类污水采用二级处理方法去除，处理工艺如下:进水→格栅→毛发过滤器→沉淀池→生物反应池→二沉池→消毒池→中水池→出水。建筑小区中水主要用于:冲厕用水，绿化用水，浇洒道路，小区景观用水等。

3.2 工业中水回用系统

工业污水是在工业生产过程中排出的，被生产废料所污染的水。工业废水来自工业生产过程，其水质和水量取决于工业性质、生产工艺、生产原料、产品种类、生产设备的构造与操作条件、生产管理水平等各个方面。每个城市从用水量和排水量看，工业都是大户。面对水资源严重短缺，工业除了实行节水计划，提高水的重复利用率、循环利用外，必须重视中水回用于工业。城市供水中50%～80%是工业用水，而工业用水中80%是冷却用水，冷却用水中70%～80%是对水质要求不高的间接冷却水。因此，中水回用于工业作为工艺用水或补充冷却水，则会大大缓解供水矛盾;一些用水大户对自身污水处理后回用，也可以提高水的利用率，降低生产成本，符合清洁生产原则。采用回用水大大降低了企业的生产成本。因此，工业废水的回用技术研究对于企业具有经济效益，对于社会具有社会效益。由于工业污水成分复杂，处理工艺也不确定，典型的处理工艺如下:进水→格栅→调节池→沉淀池→反应池→沉淀池→消毒池→中水池→出水。

3.3 城市污水回用系统

城市污水是由城市排水系统汇集的污水，它是由居民的生活污水和位于城区内的工业企业排放的工业废水所组成。城市污水水量稳定，是供水可靠的水资源。在传统的二级处理基础上，对污水再进行适当的深度处理，使其水质达到适于回用的要求，这样能够将污水单纯净化的城市污水处理厂转变为以污水为原料的“再生水制造厂”，使城市污水变成名符其实的水资源。城市污水深度处理是以污水回用为目的，去除的对象是:1)水中残存的悬浮物，脱色、脱臭;2)进一步降低BOD5，COD，TOD等指标;3)脱氮、除磷，消除能够导致水体富氧化的因素;4)去除有毒有害物质。污水回用以不直接与人体接触为准，主要有:1)用于农业灌溉;2)用于工业生产;3)用于城市公共事业，一方面为市政用水，即浇洒花草树木、景观、消防、补充河流湖泊等，另一方面为杂用水，即冲洗汽车、建筑施工及公共建筑和居民住宅冲厕等;4)地下水回灌。城市污水回用工艺:二级出水→混凝→沉淀→过滤→消毒。

4 结语

污水回用在于使水资源得到合理利用，并发挥最大效益。可用下式说明:

其中，E为污水回用系统综合效益分析;E1为节约的水费开支;E2为节约的城市给水基础设施建设费用;E3为节约的城市排水基础设施建设费用;E4为减少污染排放的社会效益;C1为水回用系统基建投资(包括废水收集系统、处理系统、回用供水系统);C2为水回用系统运行费用(含设备折旧)。

污水回用对于水资源的可持续发展有重要的意义:1)比远距离引水造价低。将城市污水处理到可以回用作杂用水程度，其基建投资只相当于从30 km外引水;若处理到可回用作较高要求的工艺用水，其基建投资相当于从40 km～60 km外引水。2)比海水淡化经济。城市污水中所含的杂质小于0.1%，而且可用深度处理法加以去除，而海水则含3.5%的溶解盐和大量有机物，其杂质含量为污水二级处理出水的35倍以上，因此无论基建费或单位成本，海水淡化都超过污水回用。3)污水回用既节约了水资源，也消除了环境污染，具有双重的经济效益。

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